معرفی رید (RAID) و انواع آن

از بدو پیدایش سرور و لزوم امنیت اطلاعات ذخیره شده در دیسک، مهندسان و متخصصین ذخیره و بازیابی اطلاعات بزرگترین مشکلاتی که همیشه با آنها دست و پنجه نرم میکردند از دست رفتن اطلاعات به هنگام FAIL کردن دیسک بود. پیدایش تکنولوژی Raid  در واقع برمیگردد به زمانی که دیسک های ذخیره سازی بسیار گران قیمت بودند و همچنین دارای پایداری مناسبی نیز نبودند.

Raid چیست؟

به طور عامیانه بخواهیم Raid را معرفی کنیم : آرایه ای از چند دیسک مستقل را Raid میگویند. RAID مخفف کلمه redundant array of independent disks میباشد. در تکنولوژی رید ذخیره سازی اطلاعات بصورت موازی در دیسک هایی که با این تکنولوژی به اصطلاح Raid  شده اند انجام میگیرد که این عمل باعث افزایش بسیار چشم گیر سرعت نوشتن و دستیبابی به اطلاعات میشود و همچنین اطلاعات با این روش ذخیره سازی به هیچ عنوان از دست نخواهد رفت. استفاده از RAID در سرورها باعث امنیت ، پایداری و اطمینان بالا از عملکرد سیستم میگردد.

معرفی عملیاتی که Raid شامل آنها میشود:
عملیات یا مفاهیم عملیاتی Raid به طور عمده به 3 اصل تقسیم میگردد که عبارتند از :

• کپی یکسان یا Mirroring: در این تکنیک که از نام آن نیز مشخص است، اطلاعاتی که سیستم عامل قصد نوشتن در دیسک را دارد برو روی دیسک های Raid شده کپی میگردد.
• تقسیم یا Striping: در این تکنیک اطلاعات بطوری مساوی بین دیسک ها تقسیم و روی آنها ذخیره میشود، این تکنیک باعث عملکرد و سرعت بسیار بالای دستیابی به اطلاعات میشود ولی عمده ایرادی که دارد در صورت Fail شدن یکی از دیسک ها دستیابی به اطلاعات غیر ممکن خواهد شد.
• Parity جهت اطمینان از صحت اطلاعات: این تکنیک مکمل تکنیک تقسیم یاStrip میباشد که در دیسک دیگری کد تصحیح خطای مربوط ب تمامی اطلاعات ذخیره شده در آرایه دیسک های قبلی جهت اطمینان در این دیسک ذخیره میگرد. بطور مثال در صورتی که دیتای شما بصورت تقسیم بندی شده در دو آرایه بصورت A1 در دیسک اول و A2 در دیسک دوم ذخیره گردد،بیت های تصحیح خطای A1,A2 جهت اطمینان از صحت اطلاعات در دیسک سوم ذخیره میگردد تا در صورت بروز مشکل برای هریک از A1 یا A2 از دیسک سوم که به Parity مشهور هست این مقادیر تصحیح و دیتای دارای نقص بازیابی گردد.

انواع Raid بندی

نوع اول Raid 0

در این روش اطلاعات مابین 2 دیسک بصورت مساوی تقسیم میگردد و میتوان از کل فضای دیسک هر دو هارد استفاده نمود. ولی بزرگترین ایراد Raod 0  عدم وجود دیسک Parity جهت کنترل صحت اطلاعات میباشد و در نتیجه عمل تصحیح دیتا قابل انجام نیست. همچنین به دلیل سرعت بالای دستیابی در این نوع رید بیشترین استفاده در سیستم هایی میباشد که امنیت بسیار بالایی مد نظر نیست، همانند سرور های گیم، سرور های مخصوص استریم و VOD و یا سرور های پردازشی که امنیت اطلاعات خیلی فورس نمیباشد.

مزایای Raid 0

به دلیل تقسیم بار به حداقل دو هارد، دستیابی به اطلاعات بسیار سریع انجام میگیرد.

به دلیل عدم استفاده از تکنولوژی Parity یا تصحیح خطا، پیاده سازی آن بسیار ساده میباشد.

از تمام فضای دیسک ها بطور کامل میتوان استفاده نمود.

معایب Raid 0

به دلیل تقسیم اطلاعات در دیسک ها، در صورتی که یکی از هارد ها Fail شود اطلاعات ناقص شده در نتیجه دسترسی به آن امکان پذیر نخواهد بود و عملا روشی برای بازیابی اطلاعات وجود ندارد.

امنیت اطلاعات با افزایش دیسک های Raid به دلیل تقسیم بندی دیتا در دیسک های زیاد، بشدت پایین خواهد آمد.

به دلیل اینکه در این سیستم از دیسک تصحیح خطا یا parity استفاده نمیگردد در صورت وجود خطا در هر آرایه، منجر به از دست رفتن کل دیتای آرایه ذخیره شده خواهد شد.

نوع دوم Raid 1

در تکنولوژی Raid 1  فقط عملکرد Mirroring انجام میگیرد، یعنی یک کپی از تمام اطلاعات موجود در دیسک اول در دیسک دوم نیز ذخیره میگردد. در صورتی که یکی از دیسک ها Fail  شود به توجه به عمل Mirror انجام شده اطلاعات از دیسک دوم بدون هیچ نقصی در دسترس میباشد. در واقع در Raid 1 دقیقا شما با دو دیسک فضای یک دیسک را در اختیار دارید و دیسک دیگری بک آپ اتوماتیک دیسک اول میباشد.

مزایای Raid 1:

سرعت خواندن اطلاعات در این نوع رید بسیار بالا هست.

امنیت در این نوع رید 100 درصد میباشد. با توجه به اینکه همیشه یک کپی از تمام اطلاعات ذخیره شده در دیسک اول در دیسک دوم نیز وجود دارد امنیت تضمین شده میباشد.

در این نوع تکنولوژی مفهوم Full redundancy کامل میباشد و جایگزینی دیسک بدون هیچ اختلالی در دیتا مقدور میباشد.

معایب Raid 1

در این نوع رید با توجه به عملیات Mirror ، ظرفیت قابل استفاده در واقع برابر است با کمترین ظرفیت موجود در هارد ها.

هزینه پیاده سازی این نوع رید با توجه به اینکه عملا فقط از فضای یک دیسک میتوان استفاده کرد مرقون به صرفه نیست.

در این نوع رید در صورتی که سیستم ویروسی گردد با توجه به اینکه در هر 2 دیسک ویروس پخش میگردد نمیتوان از این بُعد، امنیت را تضمین شده دانست.

با توجه به عملیات Mirror هرگونه دستکاری یا خرابکاری (نرم افزای روی دیتا همانند ویروس ، اشتباه ذخیره سازی و …) در دیسک اول بر روی دیسک دوم نیز اعمال میگردد.

Raid 2

در این نوع Raid، اطلاعات بصورت تقسیم شده بین آریه ای از دیسکها ذخیره میگردد و همچنین جهت تصحیح خطا تمامی اطلاعات تقسیم بندی شده مجدد در دیسک دیگری که Parity نام دارد ذخیره میگردد. بیت به بیت اطلاعات ذخیره شده در دیسک ها دارای کد تصحیح خطای(ECC)  ذخیره شده در دیسک Parity میباشند.

در این نوع رید به هنگام خواند اطلاعات، اطلاعات از آرایه های دیسک های Striping بهمراه کد تصحیح خطای ذخیره شده در دیسک Parity خوانده میشود و در صورت وجود خطا، تصحیح و در اختیار سیستم عامل قرار میگرد که با این روش در صورت صدمه دیدن یکی از دیسکها، سیستم بدون اختلال قادر به ادامه فعالیت خود بدون از دست دادن اطلاعات میباشد.

مزایا:

کنترل و تصحیح خطای های احتمالی و در نتیجه امنیت بسیار بالای اطلاعات

سرعت خواندن و نوشتن بالا

معایب:

هزینه پیاده سازی بسیار بالا

پیچیدگی راه اندازی برای جلوگیری از بروز خطای و تصحیح خطا

Raid 3

این نوع رید کاربرد زیادی ندارد، عملکرد آن دقیقا مشابه عملکرد  Raid 2 میباشد با این تفاوت که اطلاعات ذخیره شده برای تصحیح خطای در دیسک سوم، از طریق XOR کردن با اطلاعات ذخیره شده در سایر دیسک ها خطا یابی و تصحیح میگردند.

مزایا و معایب پیاده سازی این نوع Raid مشابه Raid 2 میباشد و عمده تفاوت آن دسترسی سری و ترتیبی به اطلاعات میباشد.